2年の時には4月の選抜体重別決勝で過去2戦2敗の高市を大外刈で破ったのを始め、オール一本勝ちして大会2連覇を飾り、世界選手権代表に選出された。なお、日本スポーツ振興センター（JSC）による海外における強化活動の支援対象に、柔道選手としてコマツの芳田司とともに選ばれた。5月から2ヶ月ほどオリンピックチャンピオンであるイタリアのファビオ・バシレが日体大に練習に来ていたが、乱取りには応じようとしなかったという。世界選手権前の合宿ではリオデジャネイロオリンピック73kg級金メダリストである旭化成の大野将平と乱取りするが、何度も投げられて結局一度も大野を投げることができなかった。それでも以前よりは大野相手にマシな稽古が積めるようになったという。8月の世界選手権では3回戦で技あり3つを取って優勢勝ちした以外は、準々決勝で受けが強いことで知られるウクライナのゲオルグリー・ザンタラヤに技あり2つを取った後に背負投で完勝するなど全て一本で決勝まで勝ち上がると、ロシアのミハイル・プリャエフを袖釣込腰で破って20歳にして世界チャンピオンとなった。大会前に公言していたオール一本勝ちでの優勝はならなかったが、6試合のうち5試合で一本勝ちとなった。試合後のインタビューでは、「研究されても、その上をいく選手にならないといけない。何をされても絶対に負けない強さを身につけたい」とコメントした。なお、IJFは阿部の優勝に関して、「東京2020の顔が、柔道界の新たな顔になった」と評した。また、男子代表監督の井上康生は阿部について、「古賀（稔彦）さん以来のスーパースター。全世界に存在感をアピールできたと思う」、「彼が大きく輝くのは東京五輪。もっと伸ばせる要素があり、成長していける」と語った。日体大柔道部の部長で65kg級の元世界チャンピオンである山本洋祐は、「10年に一人の逸材。古賀（稔彦）、野村（忠宏）に続く選手。投げるタイミング、投げる技術、身体的な能力、バランス、すべてを兼ね備えている」と述べている。今大会優勝したことで初めて世界ランキングの1位にもなった。10月の体重別団体では出場した3試合全てに一本勝ちするも、チームは準決勝で東海大学に敗れて3位だった。12月のグランドスラム・東京では準々決勝で過去2戦2敗だったダワードルジをGSに入ってから技ありで破ると、準決勝でも国士舘大学4年の磯田範仁に背負投、決勝では丸山を大内刈でそれぞれ破って、52kg級で優勝した妹の詩との兄妹優勝を果たした。世界選手権と今大会で優勝したために、規定により2018年の世界選手権代表が内定した。なお、2017年の世界ランキング年間1位となり、5万ドルのボーナスを獲得した。2018年1月にはドイツやオーストリアへ3週間ほどの単独武者修行に出向いた。また、カヌー競技においてライバルの飲み物に禁止薬物を混入した事件を受けて、「海外の選手が僕の飲み物に何か入れてくる可能性がなくはない。気をつけたい」とコメントした。3月のグランドスラム・エカテリンブルグでは決勝で地元ロシアのヤクーブ・シャミロフを袖釣込腰の技ありで破って優勝した。
2011年9月2日に発足した野田内閣で外務大臣に就任。47歳での外相就任は前任の前原誠司を抜いて戦後最年少である。外務大臣就任記者会見において、「現代の政治家の役割は豊かさを次世代に引き継ぐこと」と述べた上で、「論語」の孔子の言葉（「政を問う。子曰く、食を足らしめ、兵を足らしめ、民をして信あらしめよ。」）を引用し、国益は「外交・安全保障」（兵）、「繁栄」（食）、「価値」（信）であるとして、日本外交の責任者として、東アジアのリスクを最小化して、成長の機会を最大化し、国益を最大化する考えを表明した。その自らの外交スタイルとして、大言壮語せず、着実に成果を上げる結果重視の「実（じつ）のある外交」を進めるとしている。「戦略の本質は『逆転現象』（ピンチをチャンスに転じる）」であるとして、日本は構想力をもって「課題解決のトップランナー」として世界の信頼を勝ち得ることにより国際社会でのプレゼンスを高められるという考えを述べている。2011年11月24日、日米両政府は、「公務中に犯罪を犯した軍属」に対する裁判権の行使について新たな枠組みに合意した。日米地位協定の下、これまでは米軍人・軍属の公務中の犯罪について米側が第一次裁判権を持っており、事実上、米軍属による公務中の犯罪は懲戒処分しか科されない状態が続き問題になっていた。この合意により、米側が刑事裁判にかけない場合、被害者が死亡した事案などについて、日本側が裁判権を行使することへの同意を要請することができ、これに対して米側が好意的考慮を払うこととなり、実際に、2011年1月12日の沖縄市での米軍属による交通死亡事故について、日本側が裁判権を行使した。また、米軍人・軍属が公の催事での飲酒後に自動車を運転することが公務として取り扱われ得る余地があったが2011年12月16日、日米両政府は、1956年（昭和31年）の日米合同委員会合意を改正し、公の催事での飲酒の場合も含め、飲酒後の自動車運転による通勤は、いかなる場合であっても、日米地位協定の刑事裁判権に関する規定における公務として取り扱わないことで合意した。こうした具体的な改善に対し、仲井眞弘多沖縄県知事は一定の評価をしている。普天間飛行場移設問題については、2006年（平成18年）のロードマップにおいて「普天間飛行場の代替施設に関する進展」、「在沖縄海兵隊のグアム移転」、「その結果生ずる嘉手納以南の土地の返還」の3つの措置をパッケージとして進めることとされていたが、2012年（平成24年）2月8日、「在沖縄海兵隊のグアムへの移転」と「その結果として生ずる嘉手納以南の土地の返還」の双方を、「普天間飛行場の代替施設に関する進展」から切り離すことについて公式な議論を開始したことを発表した 。このアイデアは、2011年12月19日の日米外相会談で玄葉からクリントン国務長官に対して静かに協議を始めることを提案したことが契機とされている 。こうした玄葉の取組に対して「普天間基地の固定化」につながるとの声もあるが、玄葉は、普天間の固定化はあってはならない と否定し、普天間問題が膠着状態にあることにより、日米同盟の深化が進んでいないという印象を与えることは周辺諸国に対しても誤ったメッセージを与えるため、パッケージを切り離した方が日米同盟全体にとって有効であり、その方が普天間をめぐる問題も早く進むと述べている。野田佳彦内閣総理大臣が2012年（平成24年）中に行った3度の内閣改造においていずれも再任される。同年12月16日の第46回衆議院議員総選挙では、全国的に与党に猛烈な逆風が吹き荒れる中、福島3区で自民党の菅野佐智子をダブルスコア以上の大差で下し、7選。なお、玄葉は野田政権下で発足時から退陣まで一貫して閣僚を務め、かつ第46回衆議院議員総選挙で当選した唯一の閣僚である（枝野幸男経済産業大臣も4内閣に全て入閣しているが、野田内閣発足時は閣僚でない）。